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Der Weg zum individuellen Tumorimpfstoff

Gegen welche typischen Merkmale der Krebszellen richtet sich die körpereigene Immunabwehr? Mit einem neuen biochemischen Verfahren können Wissenschaftler der Neurochirurgischen Universitätsklinik Heidelberg und des Deutschen Krebsforschungszentrums diese Frage nun für den einzelnen Tumorpatienten klären. Die Methode soll dabei helfen, neue Zielstrukturen für individuelle Tumorimpfungen zu identifizieren.

Rasterelektronische Aufnahme von Immunzellen © Deutsches Krebsforschungszentrum

Wissenschaftler entwickeln immer ausgefeiltere Methoden, um das körpereigene Abwehrsystem beim Kampf gegen den Krebs zu unterstützen. Doch Patienten, die an der gleichen Krebsart leiden, haben unterschiedliche Repertoires an Abwehrzellen. Daher setzen Ärzte bei Immuntherapien auf personalisierte Ansätze: Dem Patienten werden Abwehrzellen entnommen und in der Kulturschale mit ihren jeweils "passenden" als Antigen bezeichneten Tumorproteinen gegen den Krebs aktiviert. Anschließend werden die aktivierten Zellen dem Patienten wieder gespritzt, um den Kampf gegen Tumorzellen effektiver aufnehmen zu können.

Dazu müssen die Ärzte erst einmal wissen, gegen welche Proteinmerkmale des Tumors die Abwehrzellen des einzelnen Patienten gerichtet sind. Um das herauszufinden, erprobten die Arbeitsgruppen von Christel Herold-Mende aus der Neurochirurgischen Universitätsklinik Heidelberg (Ärztlicher Direktor: Prof. Andreas Unterberg) und Philipp Beckhove aus dem Deutschen Krebsforschungszentrum eine neue Methode. Durch die Kombination zweier chromatographischer Verfahren trennten die Forscher zunächst das gesamte Proteingemisch aus einer Gewebeprobe des Tumors in Einzelkomponenten auf. Anschließend wurden die einzelnen Proteinkomponenten in der Kulturschale daraufhin untersucht, ob sie aus dem Blut gewonnene Abwehrzellen des Patienten aktivieren können. 

Mit dem neuen Verfahren identifizierten die Heidelberger Wissenschaftler in einem bösartigen Hirntumor mehrere Proteine, die bisher noch nicht als Tumorantigene bekannt waren, als mögliche Ziele einer Immunantwort gegen den Krebs. Vier von zehn weiteren untersuchten Astrozytom-Patienten hatten ebenfalls Immunzellen gegen die neu entdeckten Tumorantigene. Das signalisierte den Wissenschaftlern die klinische Relevanz ihres Ergebnisses.

Überraschend für die Forscher war, dass zwei der neu entdeckten Antigene nicht nur von den Hirntumorzellen selbst gebildet werden, sondern auch vom sogenannten Tumor-Stroma. So bezeichnen Ärzte das Gewebe, das den Tumor umgibt und das mit den Krebszellen in enger Wechselwirkung steht. "Wir wissen heute, dass der Krebs in den Stromazellen die Bildung bestimmter Proteine auslösen kann", erklärt Phillip Beckhove. "Der Tumor ist von seiner Umgebung abhängig. Treffen wir das Stroma, geht auch der Krebs zugrunde - ein ganz neuer Ansatz in der Krebstherapie."

Christel Herold-Mende sieht zahlreiche Einsatzmöglichkeiten für das neue Protein-Trennverfahren. Es ist schneller und kostengünstiger als bereits verfügbare Methoden und isoliert im selben Testdurchgang auch die Antigene des Tumor-Stromas. Wichtig für den klinischen Einsatz ist auch, dass es Tumorantigene für die verschiedenen Klassen von Immunzellen zutage fördert.

Literatur:
Philipp Beckhove, Rolf Warta, Britt Lemke, Diana Stoycheva, Frank Momburg, Martina Schnölzer, Uwe Warnken, Hubertus Schmitz-Winnenthal, Rezvan Ahmadi, Mariana Bucur, Simone Jünger, Thomas Schueler, Volker Lennerz, Thomas Woelfel, Andreas Unterberg und Christel Herold-Mende: Rapid T-cell based identification of tissue antigens by automated two-dimensional protein fractionation. Journal of Clinical Investigatios 2010, DOI:10.1172/JCI37646

Glossar

  • Antigene sind Fremdstoffe, die das Immunsystem zur Produktion von Antikörpern anregen.
  • Proteine (oder auch Eiweiße) sind hochmolekulare Verbindung aus Aminosäuren. Sie übernehmen vielfältige Funktionen in der Zelle und stellen mehr als 50 % der organischen Masse.
  • Ein Tumor ist eine Gewebsschwellung durch abnormales Zellwachstum, die gutartig oder bösartig sein kann. Gutartige (benigne) Tumore sind örtlich begrenzt, während Zellen bösartiger (maligner) Tumore abgesiedelt werden können und in andere Gewebe eindringen können, wo sie Tochtergeschwulste (Metastasen) verursachen.
  • Eine Immuntherapie ist eine Behandlungsform von Krankheiten, bei der das Immunsystem einbezogen und ausgenutzt wird. Immuntherapeutische Verfahren werden unter anderem für die Behandlung von Allergien, Krebs, Infektions- und Autoimmunkrankheiten eingesetzt.
  • Biochemie ist die Lehre von den chemischen Vorgängen in Lebewesen und liegt damit im Grenzbereich zwischen Chemie, Biologie und Physiologie.
  • T-Lymphozyten oder kurz T-Zellen sind wichtige Zellen der Immunabwehr (weiße Blutkörperchen), die Fremdstoffe (Antigene) erkennen, wenn sie an die Oberfläche anderer Zellen gebunden sind. T-Lymphozyten sind zusammen mit B-Lymphozyten an der erworbenen (adaptiven) Immunantwort beteiligt, d.h. sie reagieren spezifisch auf einen Erreger.
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